关于核子密度仪与灌砂法检测路基压实质量的对比试验Word格式.docx
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1.88
17.4
23.6
2.4
0.6
10.8
TG2005076
土质细角砾
B组
2.68
17.2
40.3
10.4
2.6
6.6
TG2005009
细角砾土
26.7
18.9
1.94
13.2
41.9
11.9
16.1
7.9
16.3
注：
具体试验结果见附件1、2、3
3对比试验
3.1检测方法：
试验选择在标段项目填筑的路段上进行，同一测点分别先用核子密度仪，后用灌砂法检测。
灌砂法的含水量采用酒精燃烧法测定。
核子密度仪检测以试孔为中心置仪器于路基纵横两个垂直位置分别测试两次，以平均值为测试值，共检测10点，取10组数据进行整理分析，求出密度和水份的修正值。
3.2检测依据规程：
TB10102-2004《铁路路基施工规范》；
TB10102-2004《铁路工程土工试验规程》；
TB10001-2005《铁路路基设计规范》；
《新建铁路洛阳至湛江线永州至岑溪段路堤试验段施工实施细则》
3.3检测设备：
核子密度仪为美国CPNMC-3型核子密度仪，测量深度250mm，测量时间30s；
用Wd挡检测填层的压实度，用Av挡检测填层的孔隙率。
灌砂仪为标准的灌砂仪，灌砂筒直径150mm；
量砂为粒径0.25～0.75mm标准砂，砂的密度事先作好标定；
所用案秤、天平、钢直尺等计量器具均检定合格。
4细粒土（粉质黏土，土工试验报告编号：
TG2005081）的对比试验结果及分析。
4.1用3.1的检测方法，我们首先对粉质黏土为填料的路基填层压实质量进行对比试验。
结果见表2：
表2细粒土灌砂法核子密度仪法对比试验结果汇总
测点编号
1
3
4
6
7
8
9
10
灌砂法湿密度
2.091
2.059
2.048
2.065
2.049
2.071
2.101
2.105
2.08
核子法湿密度
2.078
2.052
2.051
2.058
2.045
2.067
2.106
2.1
2.089
2.086
偏差值
0.013
0.007
-0.003
0.004
-0.005
0.005
0.002
-0.006
灌砂法含水量
17.08
17
16.81
16.4
16.95
16.7
18.5
18.1
17.07
17.35
核子法含水量
17.1
16.92
16.67
16.46
16.97
16.85
18.64
18.08
17.21
17.48
-0.02
0.08
0.14
-0.06
-0.15
-0.14
0.02
-0.13
灌砂法干密度
1.786
1.760
1.753
1.774
1.752
1.775
1.773
1.782
1.772
核子法干密度
1.755
1.758
1.767
1.748
1.769
1.778
1.776
0.011
0.006
-0.002
灌砂法压实度
0.950
0.936
0.933
0.944
0.932
0.943
0.948
核子法压实度
0.934
0.935
0.940
0.930
0.941
0.946
0.003
-0.001
注：
1，偏差值＝灌砂法测值－核子密度仪测值。
2，核子密度仪测值为在同点上两次平行试验的平均值。
检测时密度和水份偏移修正值为0。
4.2粉质黏土对比试验结果的分析
从表2汇总的检测数据比较，灌砂法测出的湿密度普遍比核子密度仪大，属正态偏差；
而含水率则属负态偏差。
其偏差情况为：
湿密度最大偏差0.013g/cm3,最小偏差0.002g/cm3，平均偏差0.0056/g/cm3；
含水量最大偏差0.15％，最小偏差0.02％，平均偏差0.09％；
计算出干密度的平均偏差为0.0052这些偏差都在平行试验的精度范围之内（平行试验的精度要求：
密度≯0.03g/cm3，水分≯0.1％）。
为了证实对比试验各项指标的差异性和相关关系，我们利用最小二乘法统计原理对试验数据进一步验证。
设：
得：
b=Lxy/Lxx；
其中:
式中:
、
分别为核子密度仪和灌砂法所测某一点的结果，n为检测的组数，r为相关系数。
当r＞0.90时，表明两种试验相关程度很高。
可以通用。
表3对比试验分析表公式y＝a+bx
检测组数n
a
b
相关系数r
湿密度对比试验
0.1685
0.9201
0.9616
含水率对比试验
0.8144
0.9503
0.9889
干密度对比试验
-0.0480
1.0289
0.9183
压实度对比试验
-0.0255
4.3表3是通过上述公式分析的结果，对比试验的湿密度、含水率、干密度、压实度各项指标相应的相关系数都大于0.90，表明MC-3核子密度仪适用于在我标段检测细粒土填筑的路基压实度，其检测数据是可靠的。
5填料为含砾石类土的压实度对比试验
5.1我们对表1中的砾石类土（土工报告编号：
TG2005009）为填料的路基填层用上述方法进行了对比试验和分析。
试验结果见表4
表4砾石类土灌砂法核子密度仪法对比试验结果汇总
2.129
2.147
2.065
2.093
2.088
2.086
2.054
2.105
2.097
2.069
2.111
2.123
2.043
2.067
2.094
2.049
2.104
2.108
2.042
0.018
0.024
0.022
0.026
-0.008
0.001
-0.011
0.027
13.60
13.00
13.33
13.21
13.50
13.06
13.39
13.26
13.29
13.74
13.02
13.46
13.37
13.45
13.27
13.32
13.24
0.00
-0.05
0.04
-0.31
-0.01
-0.11
0.05
1.874
1.900
1.822
1.849
1.840
1.845
1.811
1.859
1.852
1.826
1.856
1.878
1.803
1.825
1.839
1.847
1.806
1.858
1.860
0.019
0.023
0.966
0.979
0.939
0.953
0.951
0.958
0.955
0.957
0.968
0.929
0.952
0.931
0.959
0.009
0.010
0.012
-0.004
5.2用4.2方法和公式分析表4的对比试验结果，核子密度仪在同点上测试湿密度普遍小于灌砂法，趋向正态偏差；
含水量则普遍大于灌砂法，趋向于负态偏差。
各项指标的相关系数r为：
湿密度r＝0.8811；
含水率r＝0.8350；
干密度r＝0.8983。
显然，如果用核子密度仪检测该类土填筑的路基压实度，有必要用输入偏移量的方法来修正检测数据，使检测结果和灌砂法接近在允许范围之内。
按照《MC-3型核子湿度密度仪使用手册》给出的偏移量计算方法，计算得偏移量为：
密度修正值＝0.0106；
水的修正值＝-0.061。
5.3在核子密度仪中输入密度和水的修正值，然后于表4相对应的各检测点0.5m～1.0m的范围内再进行一次对比试验。
结果见表5
表5砾石土灌砂法核子密度仪法对比试验结果汇总
2.122
2.145
2.058
2.087
2.134
2.056
2.103
2.066
2.152
2.032
2.085
2.127
2.109
2.060
0.014
-0.007
13.57
13.03
13.35
14.18
13.63
13.07
14.16
13.25
-0.04
0.03
0.01
1.868
1.898
1.816
1.828
1.838
1.887
1.813
1.851
1.824
1.855
1.903
1.793
1.876
1.814
1.842
1.861
1.819
0.963
0.978
0.942
0.947
0.973
0.954
0.956
0.981
0.924
0.967
0.949
0.938
0.000
2，检测时密度偏移修正值为0.0106；
水份修正值为-0.061；
3，核子密度仪测值为在同点上两次平行试验的平均值。
用经修正后的核子密度仪检测砾石类土的压实度，与灌砂法检测结果的偏差明显降低。
用4.2所列公式计算出它们的相关系数见表6：
表6对比试验分析表公式y＝a+bx
0.3273
0.8458
-0.8169
1.0569
0.9538
0.2217
0.8825
0.9631
0.1143
经过修正，核子密度仪检测得出的各项结果与灌砂法检测结果的相关系数均大于0.90。
由此证明，核子密度仪在检测砾石类土为填料的路基压实度，在检测中应进行必要的修正。
6孔隙率检测的对比试验及结果分析
用上述试验方法我们对用表1中的粗粒土（土工试验报告：
2005076）填筑的路基孔隙率检测也进行了对比试验和分析。
6.1按照新的验收标准，粗粒土作为路基填料，其压实指标用孔隙率指标控制。
灌砂法在计算出干密度值后，用公式
计算。
（式中：
n＝孔隙率；
＝干密度；
Gs＝最大颗粒比重。
由试验室土工试验给出）
MC-3核子密度仪检测孔隙率的方法是在仪器的AV挡输入最大颗粒比重值，直接用透射法检测，检测结束，仪器显示该测点的湿密度、干密度、含水率％、及孔隙率％。
6.2我们在利用该填料的同一填筑段上随机选出10个检测点进行对比试验。
检测结果如表7：
表7粗粒土灌砂法核子密度仪法对比试验结果汇总
2.195
2.169
2.210
2.162
2.196
2.219
2.176
2.214
2.173
2.188
2.159
2.201
2.228
2.208
2.158
-0.009
0.015
15.21
14.65
15.20
15.04
16.28
15.07
14.84
15.00
14.87
15.22
14.72
15.24
14.96
16.58
15.19
15.28
14.98
-0.07
-0.30
-0.21
-0.20
1.905
1.892
1.918
1.879
1.889
1.926
1.891
1.883
1.925
1.899
1.897
1.921
1.888
1.934
1.885
1.877
1.919
灌砂法孔隙率
28.91
29.41
28.42
29.88
29.53
28.13
29.44
29.75
28.16
核子法孔隙率
29.14
29.22
28.31
29.92
29.55
27.83
29.67
29.97
28.40
-0.23
0.18
0.10
0.30
-0.22
-0.24
-0.55
1，此段路基用B组填料，模拟路基基床底层填筑，孔隙率标准n＜31%。
2，偏差值＝灌砂法测值－核子密度仪测值。
3，核子密度仪测值为在同点上两次平行试验的平均值，检测时密度和水份偏移修正值为0。
两种试验对比，它们的平均偏差为：
湿密度0.008g/cm3；
含水量0.1％；
干密度0.0072g/cm3；
处于平行试验的精度范围之内。
而通过最小二乘法的统计原理分析，各项指标相应的相关系数r，也都大于0.90。
具体计算数据见表8：
表8对比试验分析表公式y＝a+bx
截距a
斜率b
0.3706
0.8311
0.9611
2.0898
0.8567
0.9790
0.3696
0.8066
0.9518
5.5530
7结论及建议
7.1用MC-3核子密度仪在我标段检测用细粒土（粘土类）作填料的路基压实度，检测结果与灌砂法结果无明显差异，完全适用。
7.2用MC-3核子密度仪在我标段检测使用含砾石类土作填料的路基压实度，检测结果与灌砂法相比，其差异性较大，用核子密度仪检测，应根据填料的具体情况及与灌砂法对比试验结果进行修正。
7.3用MC-3核子密度仪在我标段检测使用含砾石类作填料的孔隙率指标，检测结果与灌砂法对比无明显差异，完全适用。
8MC-3核子密度仪的使用要点和说明
8.1检测时要严格按照核子仪的操作规程，在检测中注意好个人防护，避免核辐射的伤害。
8.2检测前，对仪器进行标准块计数，以检查仪器的性能和保证检测的精度。
8.3用核子密度仪检测各种不同检测指标，事先应与常规的检测方法进行对比试验，找出它们的相关关系，差异大的，应计算出它们的偏移修正值，实际检测时输入相应的修正值进行检测。
8.4在实际检测中，检测点的打孔深度及仪器检测探头插入深度应与对比试验保持一致，确保检测数据的可靠性。
8.5作为检测试验人员在实际工作中，注意收集更多的试验数据，积极探索核子密度仪的使用规律，使仪器能在铁路建设工程中充分发挥它的效率。
8.6对于利用核子密度仪检测路基压实质量这一技术，我们还在
探索之中，在此对比试验过程中，如有不当之处，请指正。
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